Maschinen
Insgesamt kann die Kopplung von Fertigungsmaschinen mit der Gebäudeautomation zu einer Verbesserung der Effizienz, der Qualität und der Produktivität beitragen und somit zu einer Steigerung des Unternehmensgewinns.
Wie können Sie sicherstellen, dass Ihre Maschinen effizient arbeiten und Daten in Echtzeit übertragen werden?
Eine Möglichkeit besteht darin, Ihre Maschinen in das Gebäudeautomationssystem zu integrieren und über standardisierte Schnittstellen zu verbinden. Durch die Verwendung von Standards wie OPC UA und MQTT können Sie sicherstellen, dass Ihre Maschinen nahtlos in Ihre Gebäudeautomationsplattform integriert werden. So können Sie die Leistung Ihrer Maschinen verbessern und Kosten sparen, indem Sie die Effizienz und den Energieverbrauch optimieren.
Kopplung von Fertigungsmaschinen mit Gebäudeautomation
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- Vernetzung
- Schritte
- Betriebszustände
Die Kopplung von Fertigungsmaschinen mit der Gebäudeautomation kann zu einer Verbesserung der Energieeffizienz und der Produktivität beitragen. Zum Beispiel können gebäudetechnische über die Gebäudeautomation gesteuert werden, um sicherzustellen, dass sie nur dann in Betrieb sind, wenn sie auch tatsächlich benötigt werden. Auf diese Weise können Energiekosten gesenkt werden.
Die Kopplung von Fertigungsmaschinen mit der Gebäudeautomation kann auch dazu beitragen, die Qualität der produzierten Güter zu verbessern, indem sichergestellt wird, dass die Maschinen unter optimalen Bedingungen arbeiten. Zum Beispiel können die Temperaturen und die Luftfeuchtigkeit in der Fertigungshalle über die Gebäudeautomation gesteuert werden, um sicherzustellen, dass die Maschinen in einem optimalen Bereich arbeiten.
Eine solide Datenbasis stellt die Grundlage für jegliche Optimierungsmaßnahmen in der Fertigung dar. Bei der Erfassung dieser Daten gilt es zu Beginn dort anzusetzen, wo Ihre Wertschöpfung passiert: am Shopfloor!
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie die Kopplung von Fertigungsmaschinen mit der Gebäudeautomation erfolgen kann. Eine Möglichkeit ist die Verwendung von sogenannten Industrie-4.0-Technologien, wie zum Beispiel der Internet der Dinge (IoT). Dabei werden Fertigungsmaschinen mit Sensoren und anderen intelligenten Geräten ausgestattet, die in der Lage sind, Daten zu sammeln und zu übertragen. Diese Daten können dann von der Gebäudeautomation ausgewertet und verwendet werden, um die Maschinen zu steuern und zu optimieren.
Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von sogenannten Programmable Logic Controllern (PLCs). PLCs sind kleine Computer, die speziell für die Steuerung von Maschinen und Anlagen entwickelt wurden. Sie können programmiert werden, um bestimmte Aufgaben durchzuführen und können über eine Schnittstelle mit der Gebäudeautomation verbunden werden.
Es gibt auch spezielle Software-Lösungen, die für die Kopplung von Fertigungsmaschinen mit der Gebäudeautomation entwickelt wurden. Diese Lösungen können verwendet werden, um die Daten von Fertigungsmaschinen zu sammeln, auszuwerten und zu visualisieren, um so eine bessere Übersicht über die Maschinen und die Produktion zu bekommen.
FM benötigt unidirektionale Schnittstellen
Maschinenanbindung ist – wie so oft im Softwarebereich – ein sehr dehnbarer Begriff. Für den Einen bedeutet Maschinenanbindung eine einfache, unidirektionale Kommunikation, bei der Signale wie beispielsweise „Maschine ist eingeschaltet“ oder „Maschine läuft“ dem MES-System bereitgestellt werden.
Im Gegenzug versteht man unter bidirektionaler Kommunikation, dass in den Produktionsablauf eingegriffen wird, beispielsweise durch Verriegelungen, Übergaben von ID‘s oder das Übertragen von Sollwerten. Umso wichtiger ist es, dass Lösungsanbieter auf die individuellen Bedürfnisse ihrer Kunden eingehen und ein klares Verständnis aller Beteiligten hinsichtlich der Erwartungen an die Maschinendaten geschaffen wird. In diesem Fall verlässt man Facility Management und steuert dass Kerngeschäft.
Nicht alle Maschinen lassen sich einfach in eine moderne Vernetzung aufnehmen. Vor allem ältere Maschinen sind schwierig einzubinden.:
keine Steuerung vorhanden, rein mechanische Maschine bzw. nur einfache Elektronik
Steuerung kann nicht um eine Netzwerkanbindung erweitert werden
Kosten, Aufwand und Risiko zu hoch für Netzwerknachrüstung
Fehlendes Know-How für Nachrüstung
Kleinsteuerungen
Sind die Maschinendaten einer solchen Anlage aber trotzdem wichtige Informationen, können viele Daten durch Kleinsteuerungen erfasst werden. Diese werden an oder in die Maschinen verbaut. Kleinsteuerungen, wie zum Beispiel von WAGO, Beckhoff oder Siemens, können mechanische Zustände und Vorgänge über Sensoren erfassen und zählen, es können aber auch elektrische Signale über Verkabelungen an das Altsystem abgegriffen werden. Als Schnittstelle für die Maschinendatenerfassung verfügen die Kleinsteuerungen alle über OPC UA und integrieren sich damit in standardisierte Infrastruktur.
Mehrwert der Maschinenanbindung für das Facility Management
An erster Stelle steht hier die Transparenz, die einen zentralen Erfolgsfaktor in der Fertigung darstellt.
Eine Anbindung von Fertigungsmaschinen an die Gebäudeautomation bietet mehrere Vorteile für das Facility Management. Einer davon ist die Möglichkeit, die Maschinenleistung und -verfügbarkeit in Echtzeit zu überwachen und zu steuern, was zu einer effizienteren Nutzung der Ressourcen und einer höheren Produktivität führen kann. Darüber hinaus kann die Anbindung an die Gebäudeautomation dazu beitragen, Energiekosten zu reduzieren.
Es ermöglicht auch die Erfassung von Daten über die Maschinenleistung, die zur Optimierung der Prozesse und zur Identifizierung von Fehlerquellen verwendet werden kann. Insgesamt kann die Anbindung von Fertigungsmaschinen an die Gebäudeautomation dazu beitragen, die Betriebskosten zu senken, die Produktivität zu erhöhen und die Ressourcennutzung zu optimieren.
Um eine Maschinenanbindung realisieren zu können, müssen die Anlagen im ersten Schritt an ein Netzwerk angebunden sein bzw. werden. Jüngere Steuerungen verfügen bereits über eine entsprechende Ethernet-Schnittstelle, die lediglich die Verkabelung und das Zuweisen von IP-Adressen notwendig macht. Bei älteren Steuerungen, bei denen eine Nachrüstung dieser Schnittstelle nicht möglich oder wirtschaftlich unrentabel ist, gibt es die Option, eine Kleinsteuerung oder ein Kommunikationsmodul nachzurüsten, die definierte elektrische Signale oder Sensoren auswertet und im Netzwerk bereitstellt.
Wenn alle Anlagen an das Netzwerk angebunden sind, stellt sich nun die Frage nach dem richtigen Kommunikations-Protokoll. Die meisten modernen Steuerungen verfügen über eines der wichtigsten Kommunikations-Protokolle, nämlich der Open Platform Communication, kurz OPC UA, das die herstellerunabhängige Anbindung von nahezu jeder Art von Maschinen und Anlagen ermöglicht. Mittels OPC UA werden die Maschinendaten nicht nur transportiert, sondern auch semantisch beschrieben.
Darüber hinaus stehen verschiedenste Erfassungsvarianten wie z. B. Feldbus, SCADA, SQL, etc. zur Maschinenanbindung zur Verfügung, die höchste Datenqualität für nachgelagerte Auswertungen und Analysen liefern.
Folgende Schritte sind für eine Maschinenanbindung notwendig:
Anlagentypen im Maschinenpark: Zuerst sollten Sie sich ein genaues Bild verschaffen, welche Anlagentypen in Ihrem Maschinenpark vorliegen und welche Kommunikationsschnittstellen diese aufweisen.
Abstecken des Mengengerüstes: Wollen Sie nur Daten aus den Anlagen auslesen und lesend zur Verfügung stellen?
Auswahl des passenden Anbindungswerkzeugs
Erstellen der Signalliste: In der Signalliste werden alle Parameter der abzugreifenden Signale (z. B. Maschinen- und Steuerungstyp, Kommunikationsart, Kommunikationsrichtung aus MDE Sicht, Signalkategorie, etc.) definiert, um schlussendlich die Maschinenanbindung in die Tat umsetzen zu können.
Realisierung der Signalgewinnung & -interpretation
Betriebszustand
Unter dem Begriff Betriebszustand versteht man im Allgemeinen den Zustand einer voll funktionstüchtigen Maschine oder Anlage, die keinerlei Mängel aufweist. Befindet sich die jeweilige Maschine oder Anlage in ihrem entsprechenden Betriebszustand, so ist sie einsatzbereit, funktioniert in der für sie vorgesehenen Art und Weise und weist keine Störungen oder Probleme auf.